钙质结核土及其大型直剪试验研究

淮北平原钙质结核土是一种区域性特殊土,其工程地质性质领域的研究基本处于空白状态。其力学特性研究的开展,受到钙质结核的限制,传统小型试样的室内试验制样困难,甚至根本无法开展试验。文章采取和制作了多组钙质结核土原状和重塑土样,进行了大型直接剪切试验;分析了原状钙质结核土的级配特征,获得了原状土样的强度指标,并根据重塑土样的试验研究了土体c、φ值之间的变化关系。     

哈密弱-中膨胀性土微观结构研究

本文用孔结构仪对哈密弱-中性膨胀土原状试样、重塑试样和风干重塑试样,进行了微观结构对比试验,获得大量珍贵的膨胀土微观结构照片。对哈密膨胀土微观结构对比试验数据和照片分析研究可得:膨胀土的特殊微观结构可能是膨胀土膨胀特性的又一重要影响因素;不同干密度、含水率的重塑土样微观结构具有一定的规律,含水率越大、干密度越小,土样表面孔隙面积越大,孔隙越多,孔隙直径越大,孔隙直径分布越分散;原状样孔隙主要为0~0.1 mm的孔隙,重塑土大多为0~0.2 mm的以0.1 mm为峰值的孔隙。     

南岳地区全风化花岗岩崩解特性试验研究

基于阿基米德定律,采用自制大型全风化花岗岩崩解仪,分别对南岳地区全风化花岗岩原状、烘干、风干、带有护筒支护等不同状态的试样进行崩解试验研究.试验中运用最小二乘法,拟合量筒读数与崩解仪排水体积的直线关系方程式,改进浮筒初始读数方法,减少读数误差.试验结果表明,试件整个崩解过程中分为3个阶段:第二阶段的崩解速率最大,其次为第一阶段,崩解速率最小为第三阶段;失水方式直接影响崩解时间,烘干状态下,试件失水最为剧烈,崩解时间最短;护筒支护状态下,减少了水与试件的接触面积,延长了试件崩解时间.该研究成果为南岳全风化花岗岩地区的土建工程建设提供参考依据.     

花岗岩残积土动剪切模量室内和原位试验研究

本文用室内共振柱试验和现场表面波频谱分析法,研究花岗岩残积土动剪切模量的性质,比较分析了花岗岩残积土原状土与重塑土、原状土与原位测试动剪切模量之间的差异。提出了原状土、重塑土和原位测试动剪切模量之间的相关关系。     

黏性土固结试验的变形研究

设计了改变黏性土天然状态下原状土样和人工制备的扰动土样规格的变形固结试验,实验过程尽可能地反映土体实际的受力环境.探讨了一定压力下不同规格黏性土的压缩变形规律和不同土样规格的效应.     

两种K0固结土样的强度比及其各向异性

K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.     

化学成分对花岗岩残积土抗拉张力学特性的影响

结合花岗岩残积土的受拉特性,将花岗岩残积土筛分成不同粒径范围的土样,通过浓盐酸处理,利用XRD光谱分析处理前后土样化学成分的变化情况。利用自制土体直拉强度测试仪,对盐酸处理前后不同粒组土样进行不同含水量下的单轴抗拉强度试验。利用微观层析成像技术分析处理前后颗粒的变化情况,探讨花岗岩残积土抗拉强度的主要影响因素及变化规律。结果显示:经过盐酸浸泡处理后,5种粒组花岗岩残积土样中的游离氧化铁,如α-FeO(OH)、α-Fe_2O_3、Fe_3O_4等均消失,仅剩下SiO_2和少量的Al_2Si_2O_5(OH)_4。盐酸处理前各粒组的土样的抗拉强度随着含水量的增大呈现先增大后减小趋势,存在一个"凸峰"现象。HCl与花岗岩残积土中的铁、铝氧化物发生化学反应,消耗掉包裹在花岗岩残积土基本团粒单元外围的铁、铝胶质,与此同时也损耗了连接各结构单元体的胶结物质,使得花岗岩残积土微观结构遭到破坏,团聚体失去胶结物质等的约束。土颗粒之间的粒间吸力,特别是结构吸力的减小导致土样在拉应力的作用下容易被拉断。     

水泥改良花岗岩残积土的强度和崩解特性研究

直接将花岗岩残积土用作路基填筑,易产生溜坍、滑坡等病害.为了消除花岗岩残积土不良特性,对湖南省南岳地区花岗岩残积土粒径级配进行研究,得出该地区花岗岩残积土为砂质粘性土,为了提高其填筑路基的性能,采用不同掺入量的水泥对其进行改良,在压实度均为90%的条件下,利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪和自制崩解仪对各组试样分别进行三轴试验和崩解试验.改良的花岗岩残积土的抗剪强度和崩解试验结果表明,随着水泥掺量的增加,其抗剪强度逐步提高,遇水崩解状况得到逐步改善,当水泥掺入量达到6%时,能大幅提高花岗岩残积土的抗剪强度,其耐崩解性也得到了大幅度的提高和改善,可达到实际工程中改良当地花岗岩残积土的目的.     

赣南花岗岩残积土的抗剪强度及其影响因素

为研究赣南花岗岩残积土抗剪强度影响因素,采用X射线粉晶衍射和扫描电镜等方法对赣南地区的黑云母二长花岗岩残积土和黑云母花岗岩残积土的矿物成分及微观结构进行了分析,并通过三轴固结不排水剪切试验对2类花岗岩残积土的原状样与重塑样的抗剪强度进行了研究。结果表明:赣南花岗岩残积土矿物成分主要为石英矿物和高岭石、伊利石等黏土矿物,原生结构强度明显,原状样的抗剪强度高于重塑样;各围压下原状样和重塑样的应力-应变关系均呈应变-硬化型,表现为塑性破坏;受孔隙度大和粗颗粒多的影响,孔压-应变关系在低围压下表现为先剪缩后剪胀,在高围压下始终表现为剪缩;其内摩擦角受粗颗粒含量影响明显,黏聚力受细颗粒含量影响明显。     

中俄原油管道沿线冻土热学性质试验研究

导热系数是冻土热学性质中一项重要物理指标,它反映了土体传递温度的能力,是管道温度场以及下覆冻土融化圈的重要影响因素。导热系数的测量方法有很多,但不同试验方法对同一种土所测得的结果却存在较大差异。本文分别采用热线法、热流计法和比较法对中俄原油管道沿线的冻土原状样与扰动样进行了导热系数的测定,并对试验结果进行了回归分析。通过对比不同试验方法、不同土质类别等因素对导热系数的影响,分析对中俄原油管道工程沿线不同类型的管道地基土所采用的每种测量方法的适用范围。试验结果表明：对于同一种土,热线法的导热系数试验结果最大,热流计法的试验结果最小,而原状土样的试验结果则大于扰动土样的试验结果。可见,对细粒土扰动样的导热系数测量宜采用热线法,对细粒土原状样的导热系数测量宜采用比较法;而粗粒土由于受含泥量的影响,对扰动样的导热系数测量宜采用热流计法,对原状样的导热系数测量宜采用比较法。     

采用核磁共振的大孔隙残积土水分迁移分析

为揭示大孔隙残积土的水分迁移机理，以原状、重塑花岗岩残积土为研究对象，基于核磁共振分析入渗试验、吸湿试验及干湿循环试验过程中土样基质域和大孔隙域的水分迁移规律。结果表明：入渗试验中，初始状态下原状和重塑土试样中水分主要分布在基质孔隙，随着入渗持续，大孔隙中T2曲线信号幅值逐渐增大且随着时间增加增速变快；吸湿试验中，由于基质吸力的存在，水分主要进入基质孔隙中，且土壤初始含水率与基质吸力呈反相关关系；干湿循环试验中，干湿循环后土壤中出现微小裂缝和孔隙，随着循环次数增加，裂隙逐渐贯通形成大孔隙，部分基质域中的水分进入大孔隙中。     

公路边坡降雨侵蚀特征及土的崩解试验

为研究公路边坡降雨侵蚀的特殊性以及土质边坡的可蚀性，通过观察分析，并利用自行研制的崩解仪进行了压实黄土浸水崩解试验。试验结果表明，公路边坡降雨侵蚀中的重力侵蚀所占比例较大，坡面土的崩解是主要分散方式。建立了有效空隙比与崩解速率的相关关系，说明压实度、含水量对崩解影响的本质，即压实度、含水量的变化可统一用土的有效空隙比说明崩解规律，回归公式可用于预测压实土的崩解速率。土的崩解性反映了压实土的可蚀性，通过对比得出，边坡上压实土的可蚀性可用崩解速率表征，在工程水土保持研究中可用崩解速率作为土的可蚀性评价指标。     

砂岩颗粒料崩解及水下休止角特性试验研究

利用改进后的崩解试验装置对砂岩土料制成的试样进行崩解试验。探究含水率、相对密实度及颗粒级配对压实土体崩解特性的影响。分析了砂岩试样崩解时间、崩解量和水下休止角的变化规律。试验结果表明,低含水率加快了试样崩解时间;相对密实度较大时,试样更难以崩解。崩解量与含水率关系密切,与相对密实度关系不显著。水下休止角的大小与崩解时间密切相关,崩解时间越快形成的水下休止角越小。     

围压条件下原状花岗岩残积土细观渗流数值模拟

选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)图像与COMSOL Multiphyscis有限元软件,研究原状土样在考虑和不考虑围压时的细观渗流规律.结果表明:两种条件下,计算渗透率都随水压差的增加呈线性降低的关系;考虑围压时,计算渗透率随竖向力呈先急剧到平缓下降,再急剧上升,最后趋于平缓下降的规...     

压实土体崩解特性试验研究

基于传统崩解试验方法精度较低的问题,研制了一套压实土体崩解试验系统。查明了压实土体试验中崩解时间和崩解量的变化规律,利用自主研制的试验装置,开展了崩解试验研究。分析了含水率、密实度、颗粒级配、颗粒种类等因素对压实土体崩解时间和崩解量的影响。试验结果表明:对于砂岩颗粒土料,含水率对崩解量和崩解时间的影响较大;而相对密实度对崩解量和崩解时间影响较小。对于泥岩颗粒土料,含水率对试样的崩解量和崩解时间影响不显著;而相对密实度对崩解量和崩解时间影响较大。对于不同级配的砂岩、泥岩颗粒土料,细颗粒含量越多,抗崩解性也随之增强,崩解时间越短崩解量越大。     

杭州湾浅层储气砂土的持水特性试验研究

杭州湾嘉甬跨海高铁大桥遇到的储气砂土是一类特殊的非饱和土,以往砂土类主要以重塑样进行持水特性试验,而实际工程中,原状样的结构性对持水特性具有显著影响。以杭州湾储气砂土为研究对象,基于压力板仪试验研究了不同初始孔隙比砂土原状样与重塑样的持水特性,对比分析Brooks-Corey模型、Van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型对砂土土-水特征曲线(soil water characteristics curve, SWCC)的适用性;利用等粒球状颗粒的不同排列方式分析了产生基质吸力差异的机理。结果表明:Van Genuchten模型更适用于描述和预测杭州湾储气砂土SWCC;对于相同孔隙比下的砂土原状样与重塑样,重塑样比原状样的失水斜率更小,但重塑样与原状样的进气值基本一致。原状砂土与重塑砂土不同的颗粒排列结构是造成其SWCC差异性的主要原因之一,重塑砂土比原状土具有更加均匀的孔隙分布,原状砂土结构性对SWCC的影响不可忽略,采用原状储气砂样的Van Genuchten模型可为实际工程提供更精准的预测和参考。     

微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)试验,从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。